水污染课程设计

水污染控制工程课程设计50000m3/dA2/O 工艺城市污水处理厂设计学院(部)： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2013 年 1 月 7 日摘要：本设计内容为 50000m3/dA2/O 工艺污水处理厂的工艺设计，其处理对象主要为生活污水，要求城市污水经处理后，符合污水综合排放标准一级标准。本污水处理厂主要工艺流程为：污水先由中格栅进水后进入泵房与细格栅，再经沉砂池和平流式初沉池进入二级处理，即 A2/O 生化反应池，然后进入沉淀池（辐流式二沉池）沉淀出水，出水经紫外消毒后直接排放；剩余污泥经污泥处理系统浓缩脱水后外运做最终的处置。关键词：污水处理；A 2/O；污泥浓缩；污泥脱水；辐流式二沉池 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 1 - 页- 1 -第一章 设计任务书 水污染控制工程课程设计任务书一、设计题目50000m3/d 城市污水处理厂设计（A 2/O）二、原始资料1. 设计规模 Q50000m 3/d2. 水质情况：BOD5=300mg/L CODCr=600 mg/L SS=250 mg/L 氨氮=40 mg/L 磷酸盐(以 P 计)=10 mg/L pH=693气象与水文资料：风向：多年主导风向为东南风；水文：降水量多年平均为每年 2370mm；蒸发量多年平均为每年 1800mm；地下水水位，地面下 67m。年平均水温：204厂区地形：污水厂选址区域海拔标高在 19-21m 左右，平均地面标高为 20m。平均地面坡度为0.30.5 ，地势为西北高，东南低。三、出水要求符合污水综合排放标准一级标准：BOD520mg/L CODCr60 mg/L SS20mg/L 氨氮15mg/L 磷酸盐（以 P 计）0.5mg/L四、设计内容1.方案确定按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。2.设计计算进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 2 - 页- 2 -运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算，要求说明书中有计算草图；设备选型、效益分析及投资估算。3.平面和高程布置根据构筑物的尺寸，合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。4.编写设计说明书、计算书五、设计成果1.污水处理厂总平面布置图 1 张（含土建、设备、管道、设备清单等）2.高程布置图 1 张3.主要单体构筑物（沉砂池、曝气池、二沉池等）平面、剖面图 1 张4.设计说明书、计算书一份六、时间分配表（第 1920 周）序号 教学内容 时间 备注1 下达设计任务书 1 天（19 周周一）2 设计计算5 天（19 周周二19 周周六）3 绘制 CAD 设计图纸5 天（19 周周日20 周周四）4编写设计说明书，装订成册3 天（20 周周五20 周周日）5 总计时间 14 天七、成绩考核办法根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不及格评定成绩。指导教师：长沙理工大学化学与生物工程学院环境工程教研室 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 3 - 页- 3 -2012 年 12 月第二章 设计说明书一、设计题目某城市污水处理厂 A2/O 工艺设计二、设计原则、依据及执行规范设计原则1.采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定，效果好，技术经济合理的工艺；2.选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备；3.因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。主要设计依据及执行规范地表水环境质量标准 （GB3838-2002 ）污水综合排放标准 （GB8978-2002 ）城市污水处理厂污泥排放标准 （CJ3025-93 ）室外排水设计规范 （2006 年版） （GBJ50014-2006）室外给水设计规范 （2006 年版） （GBJ50013-2006）城市污水处理工程项目建设标准 （2001 年修订版）三、设计内容和任务1. 工艺流程选择、方案确定；2. 各污水构筑物设计计算；3. A2/O 生化反应池设计计算；4. 污泥系统设计计算；5. 绘制系统高程布置图、平面布置图各一张，主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等）平面、剖面图 1 张；6. 编写设计说明书及计算书。四、设计水质及处理后排放水质1 、设计处理水量：西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 4 - 页- 4 -日处理量： 50000 d/m3秒处理量： 0.579 ssLQ/70.58/79.0362453根据室外排水设计规范 ，查表并用内插法得： 38.1zK所以设计最大流量:smhdmQKz /79.0/4.2876/69034538.1 33max 2、确定其原水水质参数如下：BOD5=300mg/L CODcr=600 mg/L SS=250 mg/L 氨氮=40 mg/L 磷酸盐(以 P 计)=10 mg/L pH=693、设计出水水质符合城市污水排放一级 A 标准：BOD520mg/L COD60 mg/L SS20mg/L 氨氮15mg/L 磷酸盐（以 P 计） 0.5mg/L4、污水处理程度的确定根据设计任务书，该厂处理规模定为：50000 dm/3进、出水水质:项目 COD(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-N(mg/L) TP(mg/L)进水 600 300 250 40 10出水 60 20 20 15 0.5去除率 90% 93.3% 92% 62.5% 95%五、城市污水、污泥处理方案的确定我国城市污水处理在见过四十多年来取得是很大的成就，污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成一些适用的技术路线，主要如下：西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 5 - 页- 5 -1）对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；2）以自然生物净化为主并附以人工的生物净化技术路线；3）以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；1.污水设计方案的确定（1）此废水具有如下特点：BOD5/CODCr=300/600=0.5，说明废水可生化性很好；有较高的 N、P 含量；（2）针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：（a）具有一定的 BOD5 去除能力；（b）具备一定的脱 N 除 P 功能，使出水 N、P 达标；（c）使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。（3）生化处理工艺选择根据课程设计要求，本设计采用 A2/O 工艺，污泥处理采用浓缩脱水工艺。2、污水处理工艺方案的比较 12412目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，AB 法，SBR 法，A 2/O 法等。为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择：（a）AB 法AB 工艺是一种生物吸附降解两段活性污泥工艺， A 段负荷高，曝气时间短，0.5h 左右，污泥负荷高 26 kgBOD 5/(kgMLSSd)，B 段污泥负荷较低，为 0.150.30 kgBOD5/(kgMLSSd)，该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水 BOD5250mg/L ，AB 工艺才有明显优势。AB 工艺的优点：1 具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。2 对有机底物去除效率高。3 系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。4 有较好的脱氮除磷效果。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 6 - 页- 6 -5 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB 法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用 20%25%.AB 工艺的缺点：1 A 段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于 A 段在超高有机负荷下工作，使 A 段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。2 当对除磷脱氮要求很高时，A 段不宜按 AB 法的原来去处有机物的分配比去除BOD5 5%60%，因为这样 B 段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/ 氮比偏低，不能有效的脱氮。3 污泥产率高，A 段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的 80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。总体而言，AB 法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂，有明显的节能效果。对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不宜采用。（b）SBR 法工艺SBR 是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置 5 个阶段。SBR 工艺有以下特点： 1 SBR 装置结构简单，运转灵活，操作管理方便；2 投资省，运行费用低；Ketchum 等人的统计结果表明：采用 SBR 工艺处理小城镇污水要比用普通活性污泥法节省基建投资 30%；3 可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，SVI 值较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩；4 SBR 处于好氧/厌氧交替运行的过程中，在出去含碳有机污染物的同时实现脱西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 7 - 页- 7 -氮除磷；5 SBR 处理工艺系统构筑物少、布置紧凑、节省占地，同时也减少了基建投资费用；由于 SBR 工艺有很多的优点，近年来在我国污水处理中也得到较广泛的应用，但它也存在一些不足之处：1 废水排放规律与 SBR 间歇进水的要求存在不匹配的问题，需要较大的调节池；2 设备的闲置率较高；3 排水水位较低，一般不能直接自流排放；4 进水、曝气和排水周期运行，设备启停、阀门启闭完全依赖自动控制系统来实现，处理污水量较大时，要求多个 SBR 池并联运行，增加了控制系统的复杂性。（c）氧化沟工艺氧化沟污水处理工艺是活性污泥法的一种变形，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又有“无终端循环曝气池”的说法。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大、土建费用高，其推广及运用受到影响。近 10 年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。现代的氧化沟具有工艺流程简单，管理简便，处理效果好，耐冲击负荷强、运行稳定等一系列优点，而且可根据需要选择不同的泥龄和池形，满足不同的处理目标和处理程度的需要。技术成熟、在国内外应用得最为广泛的氧化沟有以下几种：1 卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟，主要采用表面曝气机，兼有供氧和推流的作用。污水在沟内转折巡回流动，处于完全混合状态，有机物不断得以去除。表曝机少，灵活性差，设备维修期间沟不能工作，沟内混合液自由流程长，由于紊流导致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影响运行效果。单沟氧化沟的平均溶解氧维持在 2mg/L 左右，加之单点供氧强度过大，耗氧较高。在一般情况下，单沟很难形成稳定的缺氧段，不利于脱 N。2 三沟式氧化沟三沟式氧化沟工艺有两个边沟，一个中沟，当一个曝气时，另外两个作为沉淀池西南交通大学本科毕业设计（论文） 第- 8 - 页- 8 -使用。一定时间后改变水流方向，使两沟作用相互轮换，中沟则连续曝气，三沟式氧化沟无需污泥回流装置，如果条件合适，还可以进行反消化。缺点：进、出水方向，溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统；自控系统要求管理水平高，稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。由于侧沟交替运行，设备利用率较低。3 一体化氧化沟一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内，即氧化沟的一个沟内设沉淀槽，在沉淀池两侧设隔板，底部设一导流板。在水面上设集水装置以收集出水，混合液从沉淀池底部流走，部分污泥则从间隙回流至氧化沟。一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体，免除了污泥回流系统，但其结构有待进一步完善。4 奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量转碟气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的5055%，溶解氧控制趋于 0.0mg/L，高效地完成主要氧化作用：中间沟道容积一般为25%30%，溶解氧控制在 1.0mg/L，作为“摆动沟道 ”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的 15%20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L 左右），以保证有机物和氨氮有较高的去除率。奥贝尔氧化沟工艺特点如下：1 工艺流程简单，处理构筑物少，出水水质良好，具有很好的除